diplomado en arquitectura eficiente evaluaciÓn …

DIPLOMA DE POSTÍTULO

DIPLOMADO EN ARQUITECTURA DIPLOMADO EN ARQUITECTURA EFICIENTEUniversidad de Chile

EVALUACIÓN TÉCNICO ECONÓMICA

Eduardo Sanhueza RuizMail: [email protected]

CLASE 1: INTRODUCCIÓN


DIPLOMADO EN ARQUITECTURA EFICIENTE

AGENDA

Conceptos generales

Ubicación del proyecto

Alcance y programación del curso

Evaluación de proyectos, casos:

Ubicación del proyecto

Uso del proyecto

Orientación del proyecto



Dado sus conocimientos en Eficiencia Energética se le pide realizar eldiseño de un colegio eficiente, que estará emplazado en Antofagasta, conuna capacidad de 600 alumnos de básica.

¿qué preguntas me harían para desarrollar esta tarea?¿qué aspectos son los relevantes para que usted pueda hacer este¿qué aspectos son los relevantes para que usted pueda hacer estediseño?



ALCANCE DEL CURSO

Al final de este curso, el alumno será capaz de:

- Comprender los conceptos básicos asociados a la evaluación deproyectos de edificaciones eficientes energéticamente.

- Plantear un escenario referencial que le permita evaluar solucionesde eficiencia energética y/o calidad ambiental, tomando decisionesen base a análisis técnicos y económicos

- Evaluar proyectos, según ubicación, uso, orientación, envolventetérmica, iluminación, climatización y energías renovables. Conociendodistintas aplicaciones para cada situación.



PROGRAMACIÓN DEL CURSO

Clase 1:Conceptos GeneralesEvaluación de proyectos: Ubicación

UsoOrientación

Clase 2:Clase 2:Evaluación de proyectos: Envolvente

IluminaciónClimatizaciónEnergías Renovables

Clase 3:Ejercicio Integrador

Clase 4:Ejercicio Integrador (Continuación)



CONCEPTOS GENERALES

Proyecto …

Presupuesto

Conjunto de actividades que se encuentran interrelacionadas ycoordinadas para hacer frente a una necesidad

Proyecto

Presupuesto

Calidades Establecidas

Tiempo

Resultado Único



Evaluación de Proyectos …Identifica, mide y valoriza, cuantitativa y cualitativamente, los costos ybeneficios que determinan la conveniencia de que un proyectodeterminado se realice por sobre otras iniciativas.

Según la naturaleza de la evaluación

- Evaluación Privada

- Evaluación Social

Según la naturaleza de la evaluación

- Evaluación Ex-ante

- Evaluación Ex-post

Según el momento en que se realiza



Ft1 Ft2 Ft3 Ft4 Fti Ftn

Modelo simplificado de evaluación

Flujos Futuro

Ft0 = I0

Inversión Inicial

Flujos Futuro



Valor presente Neto (VPN): Valor al día de hoy del flujo efectivogenerado por el proyecto en el horizonte de evaluación. Paracalcularlo se utiliza una tasa de descuento (r), la cual refleja elcosto de oportunidad de los recursos.

Periodo de retorno de la inversión (PRI): instante de tiempo enque el VPN se hace 0 a la tasa de descuento (r).



Tasa interna de retorno (TIR): indica la rentabilidad de realizar unproyecto y a su vez la tasa de descuento que hace el VPN 0.



r=10,0%

t (años) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Fet -1000 1100

VPN -0

TIR 10,0%

r=10,0%r=10,0%

t (años) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Fet -1000 1200

VPN 83

TIR 20,0%

r=10,0%

t (años) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Fet -1000 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100

VPN -350

TIR 0,0%



r=10,0%

t (años) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Fet -1000 162,7 162,7 162,7 162,7 162,7 162,7 162,7 162,7 162,7 162,7

VPN -0

TIR 10,0%

r=10,0%

t (años) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Fet -1000 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250

VPN 487

TIR 21,4%

VPNi -702,5 -514,7 -343,9 -188,7 -47,5 80,7

PRI 6 años



DiseñoDiseño ConstrucciónConstrucción Operación y mantenciónOperación y mantenciónCierre o

remodelaciónCierre o

remodelaciónPre diseñoPre diseño

Ciclo de vida de un proyecto de edificación

Forma de evaluar los proyectos

¿Quién asume la mayor inversión?

¿Quién capitaliza los beneficios?

Evaluación de proyectos tradicional

Evaluación de proyectos eficientes



BeneficiosO

Flujo

Ft1 Ft2 Ft3 Ft4 Fti Ftn

Medibles

Ahorro en la operaciónFlujo

Efectivo

Ft0 = I0

objetivos

operación

¿Qué pasa con los intangibles y no tan fáciles de medir? ¿Cómo capitalizo esos

beneficios?



Muros exterioresU=1,8 W/m2 K

Cubierta exterior de granito 10 mm.Ladrillo Princesa Extra Titán 140 mm.Cubierta interior de granito 10 mm.

Muros exteriores (EIFS)U=0,53 W/m2 K

Cubierta exterior de granito 10 mm.Poliestireno expandido 50mm.Albañilería 14 mm.Cubierta interior de granito 10 mm.



Ref: 3.294 [kWh]

Cal: 10.954 [kWh]

Ref: 2.071 [kWh]

Cal: 1.868 [kWh]

Muros exterioresU=1,8 W/m2 K

Muros exteriores (EIFS)U=0,53 W/m2 K

Consumo Calefacción

Consumo Refrigeración



Consumo anual climatización [kWh]Equipo fuente energía Estándar Con EIFS

Calefacción gas natural 10954 1868

Refrigeración electricidad 3294 2071TOTAL 14249 3939

Precio de combustibles

Electricidad 80 [$/kWh]Gas natural 50 [$/kWh]

Superficie muro [m2] 130

Costo unitario sistema

EIFS [$/m2] 13.650

revestimiento [$/m2] 4.200



r=10,0%

t (años) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Operación

S0 -546.000 -811.290 -811.290 -811.290 -811.290 -811.290 -811.290 -811.290 -811.290 -811.290 -811.290

Operación S1 -1.774.500 -259.141 -259.141 -259.141 -259.141 -259.141 -259.141 -259.141 -259.141 -259.141 -259.141

Fet -1.228.500 552.149 552.149 552.149 552.149 552.149 552.149 552.149 552.149 552.149 552.149

VPN 1.967.470

TIR 43,8%

VPN i -660.497 -245.659 131.466

PRI 3 años



Un Proyecto Eficiente con Confort Interior, además de generar ahorros de energía,optimizar la cantidad de energía, genera:

AUMENTO DE LA PRODUCTIVIDAD

BENEFICIOS DE SALUD

¿Cómo evaluar estos productos o beneficios?

MENOR ABSENTISMO LABORAL

MAYOR CONFORT INTERIOR

AUMENTO DE LA PLUSVALÍA DEL PROYECTO

DURABILIDAD DEL PROYECTO



Se pueden evaluar a través de parámetros no incluidosen los beneficios como las Horas de Disconfort (HD).

Estudios efectuados en USA se puede decir que unproyecto eficiente con confort interior, genera unproyecto eficiente con confort interior, genera unaumento de productividad de un 3 a 10 % c/r a unoque no lo es.



Ejemplo, solo de carácter ilustrativo:

Edificio de oficina de 10.000 m2 con 300personas.

Sueldo promedio $600.000 /persona.

Edificio eficiente con confort ambientaltiene un 5% más de productividad que unonormal.

0,05 x 600.000 x 300 x 12= $108.000.000ahorro al año por concepto deproductividad



¿Cómo vender un proyecto eficiente con confort ambiental?

Depende del mandante:

Inmobiliaria CorporativoInmobiliaria Corporativo



Edificación que durante todo su ciclo de vida, optimiza el uso de los recursosenergéticos, hídricos y materiales y que al mismo tiempo presenta optimascondiciones de calidad del ambiente interior, mejorando el rendimiento de loshabitantes

Edificio de Alto Rendimiento



-Oportunidad perdida.La edificación diseñada para sólo lograr los mínimosrequerimientos legales locales para elcomportamiento mínimo.

3 FORMAS DE ENFRENTAR UN PROYECTO

- La estrategia de la actualización.El diseño estándar se actualiza con equipamientoeficiente para mejorar el comportamientoenergético.

- La estrategia del Diseño Integrado.Los asuntos energético son incorporados a lafilosofía general del diseño para el comportamientoóptimo.



Energías Renovables

CLIMATIZACIÓN

ESTRUCTURAS

SANITARIO Y AGUAS LLUVIAS

ILUMINACIÓN

PAISAJISMO

REDES



Curva de ahorro energético potencial VS grado de esfuerzo



CUALES SON LAS ACCIONES PARA DESARROLLAR UN EDIFICIO DE ALTO RENDIMIENTO?

Establecer Procesos de Diseño Integrado1

Establecer sistemas de Control

Desarrollar Simulación del Comportamiento Energético

Comparar su rendimiento con un edificio estándar2

3

4



CUALES SON LAS ACCIONES PARA DESARROLLAR UN EDIFICIO DE ALTO RENDIMIENTO?

Establecer Procesos de Diseño Integrado1

2

Establecer sistemas de Control

Desarrollar Simulación del Comportamiento Energético

Comparar su rendimiento con un edificio estándar

3

4

2Evaluación de Proyectos !!!



Caso Base representa un modelo respecto al cual se pueden establecercomparaciones, para evaluar una o más alternativas que apunten al mismoobjetivo.

Se pueden mencionar 3 situaciones, bajo las cuales se puede plantear unSe pueden mencionar 3 situaciones, bajo las cuales se puede plantear unCaso Base para evaluar un proyecto de edificación.

- Proyecto de Reposición

- Proyectos frecuentes

- Proyectos certificados



Proyecto de Reposición

El caso base lo define la SITUACIÓN ACTUAL del proyecto



Proyecto de Reposición

Se cuenta con datos de ubicación, forma, uso, materialidad, sistemas de energía…

Temperatura

Radiación Solar

La ubicación (variables de emplazamiento), la forma y el uso del edificio, no varían en un proyecto de reposición



El proyecto puede contemplar una renovación de la fachada



El proyecto puede contemplar unarenovación mayor del sistema declimatización, del sistema deiluminación, etc.…



Proyectos Frecuentes

Los proyectos del tipo Oficinas, Colegios, Hospitales (por mencionaralgunos), cuentan con parámetros de diseño estandarizados yampliamente estudiados.

Para estos casos, se puede utilizar como caso de referencia un estudio deBENCHMARK, en el cual se establezcan resultados que permitanestablecer comparaciones entre el estudio y el caso a evaluar.



Ejemplo: “GREENER HOSPITALS - Environment Science Center”, Augsburgo, Alemania



Ejemplo: “GREENER HOSPITALS - Environment Science Center”, Augsburgo, Alemania

Distribución consumo de energía en hospitales Distribución consumo de agua en hospitales



Proyectos Certificados

La mayoría de los sistemas de certificación energética y calidadambiental existentes en el mundo, definen un llamado CASO BASE,modelo teórico que representa el nivel mínimo de eficiencia que debecontemplar el proyecto que se está evaluando.contemplar el proyecto que se está evaluando.



Puntualmente, la certificación LEED define un CASO BASE para la evaluación energética del edifico.

Apéndice G estándar ASHRAE 90.1-2007



Área de superficie vidriada- área propuesta o el 40% del área de muro

sobre cota terreno- distribuida uniformemente en bandas

horizontales a lo largo de las orientaciones

Tipo de VidrioTipo de Vidrio- Transmitancia térmica = 2,84 (W/m2K)- Factor de Sombra (SHGC) = 0,4



Orientación del edificio

- Simular con la orientación actual y luego rotar todo el edificio en 90, 180 y 270°. 180 y 270°.

- Después promediar los resultados.

- Modelar el edificio para que no se genere sombra hacia el mismo.



Un caso base podría ser la reglamentación actual

La reglamentación térmica chilena, capítulo 4.1.10 de la O.G.U.C. define un requerimiento mínimo de transmitancia térmica para techos, muros y pisos ventilados. Así también, limita el porcentaje máximo de superficie vidriada para un proyecto de viviendas.

Se divide a Chile en 7 zonas térmicasSe divide a Chile en 7 zonas térmicas



Exigencia para Cerramientos Opacos Exigencia para Superficies vidriadas

Reglamentación Térmica 4.1.10



Reglamentación Térmica 4.1.10 VS Caso BASE Estados Unidos



¿ Qué pasa si no tenemos caso base ?

Cuando nos encontramos frente a un proyecto de características únicas, ladefinición de un caso BASE queda abierta a supuestos planteados por elCONSULTOR, basado en la teoría (papers, etc.) y en su propia experiencia.

Ejemplo, Proyecto LEED ARAMARK (Pozo Almonte)Ejemplo, Proyecto LEED ARAMARK (Pozo Almonte)

Este edificio funciona como planta deproducción y distribución de alimentos,sus principales consumos energéticosson de “procesos” (cámaras decongelados, calentamiento de agua, etc.)



Ubicación geográfica: Temperatura, radiación, viento, humedad

Tipo de uso: Actividad, programaciones

¿ Como optimizar el rendimiento de un edificio minimizando la inversión y sin reducir el confort y calidad ambiental de los

usuarios ?

Diseño Arquitectónico: Orientación, Envolvente, Aberturas, sistemas pasivos

Definir Sistemas de Energía: Climatización + Controles, Iluminación + Controles

Integración de especialidades



Orientación: Poniente- Oriente

Vidrio: Simple 10mm

Ocupación: 0,1 pers/m2

Ocupación total: 480 personas

ILUMINACIÓN

Energía: 10 W/m2

UBICACIONAntofagasta

Santiago

Zonas NO climatizadas

Energía: 10 W/m2

Luminancia: 400 lux

VENTILACIÓN

Aire fresco mínimo: 8l/s persona

Ventilación mecánicapor área: 2 l/S persona

SUPERFICIEPisos = 5

Superficie total = 5.800 m2

Piso 1 = 1000 m2

Piso 2 = 1200 m2

Piso 3 = 1200 m2

Piso 4 = 1200 m2

Piso 5 = 1200 m2

Superficie climatizada = 4.800 m2

Puerto Montt



Total = 378,26 MW-h Total = 330,08 MW-h

Modelo en Antofagasta

Ventiladores del Sistema

Bombas del Sistema

Calefacción (Gas)

Refrigeración, Chiller (electricidad)

Calefacción (GAS):3.340 kWhRefrigeración : 179.064 kWh

Calefacción (GAS): 74.680 kWhRefrigeración : 144.370 kWh

Total = 410,23 MW-h

Modelo en Santiago

Modelo en Puerto MonttCalefacción (GAS): 81.873 kWhRefrigeración: 87.065 kWh



Total = 378,26 MW-h

Modelo en AntofagastaCalefacción (GAS):3.340 kWhRefrigeración : 179.064 kWh


Bombas del Sistema

Calefacción (Gas)




Total = 330,08 MW-h

Modelo en Puerto MonttCalefacción (GAS): 81.873 kWhRefrigeración: 87.065 kWh


Bombas del Sistema

Calefacción (Gas)




Total = 410,23 MW-h

Calefacción (GAS): 74.680 kWhRefrigeración : 144.370 kWhModelo en Santiago


Bombas del Sistema

Calefacción (Gas)





Total = 185,69 h Total = 582,13 h


Modelo en Santiago

Total = 635,34 h

Horas de disconfort



USO



Operación Normal

Ala turno DÍA

Ala turno NOCHE



Ala turno DÍA

Ahorro energético 17,5 %

Ala turno NOCHE

Ahorro energético 13,4 %



Modelo Estándar 0°

ORIENTACIÓN

Modelo Estándar 0°Oriente-Poniente

Modelo con orientación 90°Norte-Sur



Total = 262 MW-hTotal = 410,23 MW-h


Bombas del Sistema

Calefacción (Gas)




Calefacción (GAS):74.680 kWhRefrigeración : 144.370 kWh

Calefacción (GAS): 88.398 kWhRefrigeración : 90.494 kWh



Total = 516,98 hTotal = 635,34 h

Horas de disconfort



diplomado en arquitectura eficiente evaluaciÓn …

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